【城市防护栏自动清洗车结构设计的方案及分析案例3900字】

城市防护栏自动清洗车结构设计的方案及分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u28032城市防护栏自动清洗车结构设计的方案及分析案例 -1-7281.1设计内容和思路 -1-291961.1.1市场调研 -1-191131.1.2参数选择 -1-292651.1.3关键部件设计 -2-149271.2方案的确定与评估 -2-274291.1.1总体方案确定 -2-115571.3工作原理及工作流程 -3-237561.3.1工作原理 -3-213321.3.2工作流程 -3-276411.4喷水机构方案分析 -4-182401.5滚刷机构方案分析 -4-143281.6底座机械传动方案分析 -5-183331.6.1三种方案 -5-304531.6.2方案的分析 -7-7721.6.3方案的特点及创新 -7-1.1设计内容和思路1.1.1市场调研通过市场调研显示，城市道路逐渐增加，防护栏也逐渐增多。对于护栏清洗车的认识，国内大多数的防护栏是由人工清洗的，相对发达的城市用护栏清洗车清洗，因为成本较高，相对于不发达的城市，用人工清洗相对于降低成本。在很多城市的清洗工作中，多数是人工清洗的方式，公益性劳动和学校公益劳动来处理的。目前这种的清洗工作效率赶不上时代了。如今是现代化经济时代，大规模频繁性的劳动活动不可能频繁进行的，所以只能花钱人工清洗。而且人工的清洗费用高、清洗效率很低和劳动强度高。重要是很不安全，容易发生事故。所以，防护栏的清洗是一个急需处理的问题。而且现在也采用半自动清洗护栏，但是加上用大型汽车来控制，笨重又妨碍道路通行。尤其是在一线城市，车流量较多的情况下难免会阻碍车辆通行。这种新型又小型的清洗车，在未来的市场前景肯定是很受欢迎的。如今的国内车辆增多，道路也随之增多。在机械设备化养护这方面已成为一种必然性。这种防护栏清洗车的设计中，可以体现出运行方便，清洗效率高的特点，而且护栏清洗车的需求呈现一个快速的增长态势。1.1.2参数选择本次设计，产品的工作环境定位在无障碍的水平道路，要达到实现城市防护栏自动清洗车的功能，设定的相关参数如下：城市防护栏自动清洗车的长度a：1100mm；城市防护栏自动清洗车的载重G：≥200kg；城市防护栏自动清洗车的宽度b：800mm；城市防护栏自动清洗车的高度H：≤1300mm城市防护栏自动清洗车的行驶速度V：≤4m/s。1.1.3关键部件设计本设计的采用的是跨越式清洗，关键部件包括：（1）喷水装置中的如何有效的把水喷出的设计，采用的是由一边两个喷头的方式把水喷射，另一边则是一样的设计；（2）滚刷装置中的如何使滚刷滚动清洗防护栏，采用的是一边一个由电机驱动皮带传动使滚刷运动清洗。（3）驱动行走装置的设计，因为是跨越式清洗防护栏，所采用的一边一个电机驱动后轮，同步驱动行走。1.2方案的确定与评估1.1.1总体方案确定43总的三维建装配图如图1.1所示：43251251 67151413121110986715141312111098图1.1总装配图1、工作灯；2、电源开关按钮；3、开始工作按钮；4、急停按钮；5、抽水泵；6、滚刷电机；7、水箱；9、底座板；10、后车轮；11、直流电机；12、前车轮；13、方向轴；14、清洗车外罩；15、滚刷；16、支撑固定板；总体方案包括结构部件和底座行走控制方案。所承载的清洗车机构组件包括：清洗车外罩、电源开关按钮、开始工作按钮、急停按钮、工作灯、抽水泵、电机、喷头、水箱、滚刷、支撑固定板、上端支撑板、轴承座、底座板、前后轮以及内六角圆柱头螺钉和其他配合小部零件等。1.3工作原理及工作流程1.3.1工作原理本设计的城市防护栏自动清洗车结构主要包括四大方面：按钮开关装置、喷水装置、滚刷装置和驱动行走装置。城市防护栏自动清洗车的工作原理为：在工作之前，由蓄电池提供电源，打开总电源检测系统检测水箱是否满水之后，按下开始工作按钮启动工作，水泵抽水从喷头喷出，水流在固定板上流向两端的滚刷，由电机驱动皮带传动使滚刷进行清洗防护栏。有时候在工作过程中出现问题时，指示灯会同一时间发出警告，需急停按钮，清洗车停止工作，检查解决故障原因后可重新启动工作按钮。清洗完毕后即可关闭电源停止工作。在整个工作过程开始时，底座下的车轮由电机驱动行走与整个工作过程同步进行。1.3.2工作流程工作流程是指运行各个操作的顺序分支。工作流程包括工作过程中的各部分运行的执行。工作流程中的各个环节中各项工作之间的连接关系，是一种执行关系。其工作流程如图1.2：电源开关启动工作开启喷水滚刷动作关闭电源图1.2工作流程工作流程由图1.2所示，打开电源开关，按下开始工作按钮，由喷水装置喷水出来，流到支撑固定板，然后水持续从支撑固定板流向滚刷和防护栏，然后电动机驱动皮带传动，使滚刷滚动清洗防护栏，在整个清洗运行过程中，行走装置也同步进行。清洗完毕后停止工作，关掉电源。机械难免会有出错失灵的时候，在清洗过程中会出现没有按时保养零件导致零件损坏和固定零件松紧等情况导致工作停止，这时我们可以按下急停按钮，清洗车停止工作，排除故障因素后可重新启动。1.4喷水机构方案分析喷水装置的三维图如图1.3：1543215432图1.3喷水装置1、进水口；2、水泵；3、水箱；4、出水口；5、喷水管喷水装置的主要部件包括水泵、进水口、水箱、出水口、喷水管。两边的水箱利用长方体的形状更加匹配整个零件的装配，减少整体空间，看起来更为立体。另外，一个水箱的规格是900mm×100mm×250mm，可以装下22升左右的水。而且水泵里的电机采用的是直流电机，容易控制水流量，方便操作。在两边的水箱储存水完成后，利用抽水泵把水从水管道抽上来，由两根水管道同时流水，水经过水管的流动以满足喷水的工作要求。1.5滚刷机构方案分析滚刷装置如三维建模图如图1.4：8218215764357643图1.4滚刷装置1、滚刷电机；2、小带轮；3、轴承固定座；4、滚刷；5、惰性轮；6、滚筒；7、大带轮；8、传送带；滚刷装置的主要零件包括滚刷、电动机、小带轮、大带轮、惰性轮、传动带和轴承固定座、滚筒固定环以及螺栓零件。四个滚刷时采用对称的方式能够有效清洗，实现工作效率的程度。这样的清洗更有效的能够使防护栏被清洗得更加干净。一个电机驱动皮带传动控制两个滚刷，使滚刷更有效的清洗防护栏，而且另一边更是同时进行清洗。而轴承固定座零件和滚筒固定环更是把滚筒固定好，锁紧好，防止滚刷工作时出现松紧的情况，导致滚刷装置出现问题。本次的滚刷装置利用电动机驱动同步轮的皮带传动完成滚刷装置的旋转运动，以达到完成传动系统的结构设计。1.6底座机械传动方案分析底座装置的主要部件有底座板、前后轮、电动机、蜗轮蜗杆、联轴器和固定支架以及配合前后轮部件。采取有效实现的方案有三种：1.6.1三种方案方案一采用的方法是：将底座下结构设计成了三个轮带动运行。在依靠电动机的情况下就可以随着电路控制通过提前设好的设置的减速器和差速器，达到减速的作用，这样城市防护栏自动清洗车的转向就能通过转向机构来发动事先设置好的万向轮转向，达到我们的运动转向的效果。而且设计的是跨越式两边同时进行清洗，三轮结构达不到所需的效果。传动方案（一）如图1.5所示：图1.5方案一方案二采用的方法是：运用设计两边设计对称的四轮驱动方式。用伺服电动机来驱动前轮，后轮则是根据前轮的运转实现行走。小车的转向设计是基于汽车转向的技术，由后轮指引前轮，直流伺服电机通过差速装置及减速装置，制动力从两轴传至后轮，然后驱动前轮变道。传动方案（二）如图1.6所示：图1.6方案二方案三和方案二一样，在结构设计方面也是由四轮布置的设计。我们将城市防护栏自动清洗车的前两轮设计成万向轮，两个后轮通过电动机驱动，使前轮运动。装在后轮的直流伺服电机提供动力，动力通过后轮驱动装置的制动传送到前轮，受使力不同，实现前后轮产生速率差，城市防护栏自动清洗车就由此实现差速转向。传动方案（三）如图1.7所示：图1.3方案三1.6.2方案的分析对于以上三种方案的分析得出，四轮的平稳设计对于三轮设计是可行。但对于设计跨越式清洗，三轮中的一个轮就不能安装在中间，这样会导致失去原有的平衡，达不到所需的要求。方案一的三轮设计安装了转向机构和差速器，在工作时带来的问题很多，难维修，结构又复杂。显而易见，四轮的设计方案是可以满足要求的。而且方案二是对方案一进行了进一步的创新，前轮装有电动机，用减速器来减速驱动行走，带动后轮。但是在运行方面所达到的效果比较低，传功效率不高，而且结构复杂，维修不易。而且设计采用的跨越式清洗，方案二的结构安装不符合要求。前面的两个方案明显不可以。但是相对于方案一和方案二，方案三设计结构的资金比较多。因为在安装直流伺服电动机的同时，两个后轮分别用两套蜗轮-蜗杆减速器来连接，从而驱动行走。在运行工作环境中的误差相距不大。因为第三种方案，在运行工作驱动行走的过程中，误差相对来说差别不大，所以结构设计方案选用了方案三。1.6.3方案的特点及创新本方案的驱动系统选用用了蜗轮蜗杆传动，它的结构在采用车轮驱动时比较普遍，优点是利用的空间小，传达的功率比较高和减少噪音的出现，而且在运行工作当中会比较稳定。它所带来的不足时传送给驱动装置转动时的效果不明显，而且运转时会使摩擦力增大，为了克服这个问题，一般的蜗轮蜗杆选用的是青铜作为制作的材质，制作成本相对于也比较合理性。这套方案为什么不用交流电机而选用直流伺服电机来驱动？因为运用直流相比交流没那么复杂，比较简单控制。因为在小车运动时为了小车能精准的按设计速度行驶，尽最大可能减小后轮变向时转角的偏差。若是小车没装配刹车装置，就不能有效保证小车行驶的安全。因为蜗杆传动时，蜗轮是单向的，并且不可逆，也就是蜗杆能很好地带动进行蜗轮。一般不能带动蜗杆运动，不然就会自动锁定。按照总体方案来讲，本方案在本设计中最具有合理性，而且比较另外两个方案时，方案三是合理